Grid-free Monte Carlo methods based on the \emph{walk on spheres (WoS)} algorithm solve fundamental partial differential equations (PDEs) like the Poisson equation without discretizing the problem domain, nor approximating functions in a finite basis. Such methods hence avoid aliasing in the solution, and evade the many challenges of mesh generation. Yet for problems with complex geometry, practical grid-free methods have been largely limited to basic Dirichlet boundary conditions. This paper introduces the \emph{walk on stars (WoSt)} method, which solves linear elliptic PDEs with arbitrary mixed Neumann and Dirichlet boundary conditions. The key insight is that one can efficiently simulate reflecting Brownian motion (which models Neumann conditions) by replacing the balls used by WoS with \emph{star-shaped} domains; we identify such domains by locating the closest visible point on the geometric silhouette. Overall, WoSt retains many attractive features of other grid-free Monte Carlo methods, such as progressive evaluation, trivial parallel implementation, and logarithmic scaling relative to geometric complexity.
翻译:基于 \ emph{ 走在球体上( WosS) 的无网格蒙特卡洛 方法 算法 解决像 Poisson 等方程式等基本部分差异方程式( PDEs ), 不将问题域分解, 也不在有限的基础上接近功能 。 这种方法避免了在解决方案中别名, 并避免了网状一代的诸多挑战 。 但是对于复杂的几何学问题, 实用的无网格方法基本上局限于基本的 Diriclet 边界条件 。 本文介绍了 \ emph{ 走在恒星上( WoSt) 的算法, 这种方法解决了线性椭圆形 PDE, 以及任意混合的 Neumann 和 Dirichlet 边界条件 。 关键的观点是, 一种能够有效地模拟布朗运动( 以 Neumann 条件为模型), 通过用 \ emph{ star- max} 域取代 WOS 所使用的球, 来识别这些区域 。 我们通过将最接近可见点定位于 的地平面 。 总而言, Wost, 保留了其他无网格 蒙特 方法的许多有吸引力的特性特征特征特征特征特征特征特征特征特征, 例如, 如 渐进评价、 等。